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小麦是全世界重要粮食作物,是人类重要的营养和能量来源。小麦品质包括加工、营养和健康品质三个方面。20世纪国际国内主要进行了小麦磨粉和小麦加工品质改良研究,提高蛋白质和赖氨酸含量曾是营养品质的研究重点,前者研究取得较大突破,培育出一些适应加工产品的专用小麦新品种,但后者研究尚未取得突破性进展。近年来,随着社会经济的发展和人民生活水平的进一步提高,人们更加关注谷类作物中微量营养元素、功能性膳食纤维和植物生物活性物质对人体营养和健康的作用,营养和健康已成为近年国际小麦品质改良研究的主题。而中国小麦营养和健康品质的相关研究还在起步阶段。因此,分析中国普通小麦资源材料中与营养健康密切相关的植物生物活性物质:植酸含量,功能性膳食纤维阿拉伯木聚糖含量,面筋过敏蛋白(醇溶蛋白)含量,对中国小麦营养健康品质的遗传改良具有重要理论指导意义和实际应用价值。本研究采用三套小麦实验材料:(1)中国小麦核心种质资源材料(HZ)共240个;(2)高代重组自交系RIL(R146/R316F8:9)共217个株系;(3)四川省2017-2018小麦新品种区域试验材料(Q)共65个。测定了植酸、阿拉伯木聚糖、醇溶蛋白含量并进行了变异性分析,利用A-PAGE分析了醇溶蛋白组成并分析了品种间、地域间、选育品种与地方品种间含量差异,各性状间的相关性。其实验结果如下:1.实验材料植酸含量及变异分析对中国小麦核心种质资源材料(HZ)和四川省2017-2018小麦新品种区域试验材料(Q)的植酸含量及变异分析表明:(1)两套实验材料的植酸含量主要集中在3.00-4.00%之间,材料HZ的植酸含量最大值为4.55%,最小值为0.90%,平均值为3.23%。材料Q的植酸含量最大值为4.42%,最小值为1.65%,平均值为3.54%。(2)材料HZ和Q的变异系数分别为22.56%和15.19%。其中材料HZ植酸含量平均值最大的麦区是北部春麦区(3.76%),最小的是黄淮冬麦区(2.85%),各麦区间植酸含量差异不显著,选育品种与地方品种间植酸含量差异也不显著。材料HZ中植酸含量变异系数最大的麦区是北部冬麦区(27.02%),变异丰富度高,最小的是新疆冬春麦区(10.59%)。同一麦区选育品种与地方品种相比较:四个麦区的选育品种变异系数大于地方品种,六个麦区的选育品种变异系数小于地方品种。选育品种变异系数大于地方品种的麦区是:长江中下游麦区、华南冬麦区、黄淮冬麦区、西北春麦区;选育品种变异系数小于地方品种的麦区有北部春麦区、北部冬麦区、东北春麦区、青藏春冬麦区、西南冬麦区、新疆冬春麦区。同时黄淮冬麦区与青藏春冬麦区的选育品种和地方品种间的植酸含量存在显著差异。结果说明在小麦育种中植酸含量的改变不是定向选育的结果,如果在以后的小麦品种选育中加入植酸含量指标的定向选育是可以对植酸含量进行定向改良的。(3)对重组自交系材料R146/R316 F8:9两年间的植酸含量分析表明,两年间植酸含量存在差异,2019年3.75%以上植酸含量占比大于2020年,这与气候环境有关,与前人的研究结果相吻合,表明植酸含量除了受基因型的影响也受环境影响。对两年平均含量进行正态性检验,结果显示其峰度为-0.243,属于平顶峰,偏度为-0.556,属于左偏,不符合正态分布。因此该材料不能为有关基因定位提供依据。2.实验材料阿拉伯木糖含量及变异分析对中国小麦核心种质资源材料(HZ)和四川省2017-2018小麦新品种区域试验材料(Q)的阿拉伯木聚糖含量及变异分析表明:(1)两套材料的阿拉伯木聚糖含量主要集中在7.00-10.00%之间,材料HZ的阿拉伯木聚糖含量最大值为13.02%,最小值为2.99%,平均值为8.17%。材料Q的阿拉伯木聚糖最大值为13.00%,最小值为3.00%,平均值为8.14%。(2)材料HZ和Q的变异系数分别是25.83%和31.55%。其中材料HZ阿拉伯木聚糖含量平均值最大的麦区是北部春麦区(8.84%),最小的是长江中下游冬麦区(7.59%),各麦区间阿拉伯木聚糖含量差异不显著,选育品种与地方品种阿拉伯木聚糖含量差异也不显著。材料HZ中阿拉伯木聚糖含量变异系数最大的麦区是长江中下游冬麦区(43.48%),变异丰富度高,最小的是新疆冬春麦区(10.09%)。同一麦区选育品种变异系数大于地方品种的麦区有北部春麦区、北部冬麦区、黄淮冬麦区、西北春麦区、西南冬麦区。选育品种变异系数小于地方品种的麦区有长江中下游冬麦区、东北春麦区、华南冬麦区、青藏春冬麦区、新疆冬春麦区。其中西南冬麦区的选育品种变异系数显著高于地方品种,这就为今后育种改良提供依据。同时黄淮冬麦区与长江中下游冬麦区选育品种和地方品种间阿拉伯木聚糖含量存在显著差异,因此也可以从中筛选出优良的新品种。(3)对重组自交系材料R146/R316 F8:9两年间的阿拉伯木聚糖含量分析表明:两年间的阿拉伯木聚糖含量存在差异,说明阿拉伯木聚糖除了受基因型的影响外,也受环境降水的影响。对两年的平均值进行正态性检验,结果显示其峰度为0.213,属于尖顶峰,偏度为-0.297,属于左偏,不符合正态分布。因此该材料不能为有关基因定位提供依据。3实验材料醇溶蛋白含量变异及其组分分析对中国小麦核心种质资源材料(HZ)和四川省2017-2018小麦新品种区域试验材料(Q)的醇溶蛋白含量变异及组分分析表明:(1)材料HZ的醇溶蛋白含量最大值为3.37%,最小值为2.51%,平均值为3.02%。材料Q的醇溶蛋白含量最大值为3.6%,最小值为2.66%,平均值为3.11%。(2)材料HZ醇溶蛋白含量平均值最大的麦区是西南冬麦区(3.12%),最小的是华南冬麦区(2.84%),各麦区间醇溶蛋白含量差异不显著,选育品种和地方品种间醇溶蛋白含量差异也不显著。两套材料的变异系数分别为6.27%和7.32%都不高。材料HZ中醇溶蛋白含量变异系数最大的麦区是黄淮冬麦区(6.93%),最小的是新疆冬春麦区(3.27%)。同一麦区选育品种变异系数大于地方品种的麦区有北部春麦区、黄淮冬麦区、西南冬麦区、新疆冬春麦区。同一麦区选育品种变异系数小于地方品种的麦区有北部冬麦区、长江中下游冬麦区、东北春麦区、华南冬麦区、青藏春冬麦区、西北春麦区。四个麦区的选育品种变异系数高于地方品种,六个麦区的选育品种变异系数低于地方品种。(3)利用A-PAGE对材料Q进行了醇溶蛋白组分分析结果显示:材料Q的醇溶蛋白电泳条带共分离出34条带,共有41种不同的醇溶蛋白电泳带型,总条带数最多的30条,最少15条。将醇溶蛋白电泳条带分区与醇溶蛋白含量进行相关分析结果表明:醇溶蛋白条带总数及α、β区的电泳条带数与醇溶蛋白含量呈现出显著正相关,说明醇溶蛋白含量受α、β区组分的影响大于其他区域组分。4.实验材料植酸、阿拉伯木聚糖和醇溶蛋白含量的相关性分析对中国小麦核心种质资源材料(HZ)和四川省2017-2018小麦新品种区域试验材料(Q)的植酸,阿拉伯木聚糖和醇溶蛋白含量的相关分析,结果表明:两套材料各性状间均没有相关性,说明这三个性状可能是由不同的基因群控制的,因此在育种中如何同步改良这三个性状值得进一步研究。5.筛选出用于营养健康品质改良的优异种质资源材料本研究从中国小麦核心种质资源材料(HZ)中筛选出低醇溶蛋白含量的种质资源4个:它们分别是泾阳60(西北60),紫秸红,白芒小麦,小偃6号,高阿拉伯木聚糖含量的种质资源材料三份,它们是糯麦,青春28,红老麦。根据前人研究并结合本实验结果以低植酸含量(<2.50%),高阿拉伯木聚糖含量(>11.60%),低醇溶蛋白含量(<2.72%)为标准,从Q材料中筛选出两个小麦新品种,分别是中科麦169、川麦608,而且这两个材料在醇溶蛋白电泳图谱上均表现为ω区靠近γ区电泳条带数减少,此结果说明在品种选育过程中醇溶蛋白含量的降低可能是由其控制醇溶蛋白基因中的ω区和γ区基因表达的蛋白质的改良较为容易所致,这对育种中降低醇溶蛋白含量的亲本选育具有一定的指导意义。